作者：Sónia Reis

科學教師亞歷山大·戈麥斯(Gomes)喜歡跳脫框架思考，最讓他高興的就是改造設備，使其實現超越原本設計的功能。例如，為什麼不將TI-Innovator™ Rover改造成浮在水上的測量船呢？戈麥斯(Gomes)和葡萄牙奧利韋拉·朱尼爾學校的五名學生戴上航海帽，將該設備改裝成可在水中移動的機器船。他們的機器船在全國青少年大西洋比賽(Junior Atlantic)中獲得了第三名，該比賽以海洋可持續性為主題。

科學教師亞歷山大·戈麥斯(Gomes)和他的學生們與他們的機器人船。

如果您是一位科學教師，您可能對TI-Innovator™ Rover作為教學工具感到熟悉。學生們學習編程指令，讓這個機器車輛跟隨軌道移動，例如，或使用距離感應器在兩車之間停車。

相較於這些相對簡單的任務，將Rover從陸地移到水中則有些離題。但這並未阻止教師亞歷山大·戈麥斯(Gomes)和他的學生們。他們開發了一艘運行於太陽能的迷你機器人船，使用感應器來監測海洋水質，檢測溫度和pH值。

建造和槳輪

首先，團隊必須確保Rover能在水上移動。這需要一些工程和設計技能。學生們使用TI-Nspire™ CX軟體來定義條件，例如確定重心，並進行尺寸分析。

設計船隻使Rover浮起來

使用保麗龍製造船隻，以使其浮起，同時設計了一個防水的Rover形狀空間，以保持其電線乾燥。「學生們進行了一些初步的模擬，當他們確信安全性足夠時，才將Rover放進去。那是一個令人害怕的時刻。每個人都知道，如果Rover接觸到水，情況將不會太好」，Gomes說道。一旦船隻安全地浮起，學生們需要處理下一步。他們需要增加槳輪以使Rover移動。為此，他們必須拆解設備。「這是一堂不錯的工程學課」，Gomes說道。

他們設計了一個防水的Rover形狀空間

數個子專案

這個專案被分為數個子專案，戈麥斯(Gomes)解釋道。首先，學生們自稱為OJ-(清潔)POWER團隊，必須讓點位偵測運作起來。「這意味著Rover上的RGB LED感應器會在顏色感應器偵測到異常顏色時閃爍，這可能表示可能存在污染。透過這種方式，他們建造了一個監測工具來研究水質。他們還使用距離感應器來避免障礙物。在整個專案中，他們使用TI-Nspire™ CX II圖形計算機和軟體進行Python編程。他們還使用Vernier感應器來測量pH值和溫度，觀察數值如何隨著時間變化」，他說道。

使用TI-Nspire™ CX生態系統進行環境監測

解決問題

「讓Rover在水上運作時，學生們遇到了幾個問題」，Gomes說道。例如，障礙物偵測變得具有挑戰性。他繼續說道：「如果距離感應器檢測到低於某一點的東西，它會立即告訴Rover停下來。當Rover在水上時，它會停下來，但船仍然在運動。因此，團隊必須解決這個問題。學生們在他們的程式中增加了一個指令，使運動停止，並讓槳輪開始向後轉動。這展示了這樣的專案如何幫助學生運用他們的解決問題的能力！」

在水上停止Rover是一個挑戰

收集數據

當Rover正確地浮在水上時，學生們專注於數據收集。「團隊建立了一個感應器警報系統」，Gomes解釋道。「他們必須確定環境的正常狀態並為感應器定義邊界。他們建立了一個程式，以便資料會自動增加到試算表中。因此，所有關於溫度和酸鹼度等資訊都會被測量並記錄下來，說明事件發生的時間、地點和方式。」

最具挑戰性的部分

在進行這個專案之前，這群學生對Python編程沒有任何經驗。Gomes說：「學習編程對他們來說似乎很自然。他們相當快地理解了它的運作方式。這有助於你不必了解所有的程式碼。使用TI-Nspire™ CX科技進行Python編程讓學生真正探索了選單。」

他們已經熟悉通過感應器測量和收集數據，這在化學課程中是他們使用的一部分。「我認為對他們來說最具挑戰性的部分可能是船隻的實際建造！在這個專案中，他們必須打開Rover進行調整，一些學生不知道如何使用錘子或螺絲刀。有趣的是看到數位對他們來說非常重要，但這些簡單的工具卻讓他們感到沮喪。但最終，我對船隻的結果印象非常深刻。他們成功製作了它，他們可以為完成出色的工作感到自豪」，Gomes說道。

新機會

雖然這個專案已經結束，Gomes看到了將STEM專案推向更高層次的機會。「專案的下一步將是為塑料和其他垃圾收集增加機械輸送帶。此外，在水上的點位偵測演算法還需要進行一些改進。Rover的RGB感應器放在水面上方。為了獲得更好的結果，我們需要增加絕緣電線並將其放在水下。」

增加一個機械輸送帶是下一步的目標之一

探索的樂趣

Gomes對OJ-(clean)POWER團隊所取得的成就感到驕傲，並期待著即將到來的專案。他說：“這類專案的價值在於學生學習了重要的解決問題的能力。除了編程，他們同時學會了動手做和創造，這也是非常具有教育意義的。在這個專案中，我們了解到TI-Innovator™的材料耐用且多功能性。我的學生害怕他們會弄壞Rover，但我告訴他們我會承擔責任，讓他們能夠無壓力地體驗探索的樂趣！下一次他們看到螺絲時，他們可能已經能夠拆卸它了！

Gomes和他的學生們參加了全國青少年大西洋比賽(Junior Atlantic)比賽，在那裡他們獲得了第三名

在這段影片中，更多了解OJ-(clean)POWER團隊在前往全國青少年大西洋比賽(Junior Atlantic)的過程中取得的成功。

原文連結：T³ Europe